Переключатель тока Советский патент 1985 года по МПК H03K17/60 

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматики и источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. .

Цель изобретения - повьшение КПД и надежности за счетснижения потерь мощности в цепи базы выходного транзистора в состоянии Включено и в процессе его выключения при перемагничивании сердечника входного трансформатора..

На чертеже приведена принципиальная схема переключателя тока. I ,

Переключатель тока содержит выходной транзистор . 1, в.коллектурную цепь которого включена нагрузка 2 через выходной трансформатор 3, входной транзистор -4, в коллекторную цепь которого включен входной . трансформатор 5, дополнительньш транзистор 6 и дополнительньш .трансформатор 7 тока. Выходной транзистор 1, входной транзистор 4 и . дополнительный транзистор 6 включены по схеме с о.бщим. эмиттером относительно общей шины 8 питания.

В коллекторную цепь выходного транзистора 1 включена первая обмотка 9, у которой первый вьюод соединен с коллектором, а второй вывод через диод 10 соединен с общей шиной 8. Вторая обмотка 11 соединена с нагрузкой 2. Первая.обмотка 12 входного трансформатора 5 соединена с переходом база-эмиттер выходного транзистора 1,. причем первым выводом первая обмотка 12 соединена с базой выходного транзистора 1. Вторая обмотка 13 входного трансформа ора 5 соединена первым выводом с коллектором входного транзистора 4 и через второй диод 14 - с общей шиной 8. Второй вывод второй обмотки 13 соединен через третий диод 15 с общей шиной, через четвертый дчод 16 - с первым выводом третьей обмотки 17 в-ыходного трансформатора 3 и через резистор 18 - с шиной 19 питания.. Второй вывод третьей обмотки 17 соединен с общей шиной. База входного транзистора 4 соединена с шиной 20управления. Третья обмотка 21 входного трансформатора 5 первым выводом соединена с вторым, выводом четвертой обмотки 22 этого трансформатора и с вторьм выводом вторичной обмотки

54442

23 дополнительного трансформатора 7. Второй вывод третьей обмотки 21 через пятьш диод 24 соединен с коллектором дополнительного транзистора 6. Первьй вывод четвертой обмот, ки 22 через шестой диод-25 соединен с коллектором входного транзистора. Первый вывод вторичной обмотки 23 дополнительного трансформатора 7со0 единен с общей шиной 8. Пятая обмотка 26 входного трансформатора 5 подключена к переходу база-эмиттер дополнительного транзистора 6, причем первый ее вывод подключен к базе. Первичная обмотка 27 дополнительного трансформатора 7 подключена, первым выводом к отводу .первой обмотки 9 выходного трансформатора 3, а вторым выводом - к шине 19 питания.

Принцип работы устройства основан на изменении обратной связи по току с положительной, на отрицательную на стадии -выключения выходного

5 трансформатора 1 .

Устройство работа ет следующим образом..

На входную шину 20 поступает положительный сигнал, который переводит

30 входной транзистор 4 в состояние

Включено . При этом сердечник входного трансформатора 5 намагничивается в исходное состояние, током, которьй протекает через резистор 18, вто5 РУ обмотку 13 и коллекторный переход входного транзистора 4. После окончания действия положительного сигнала на входной шине 20 входной транзистор 4 закрывается и ток чеQ рез вторую обмотку 13 прекращается. Вследствие намагничивания сердечника входного трансформатора 5 в обмотках 12 и 26 возникает ЭДС, которая вызывает отрывание транзисторов 1

5 ,« б-..

Протекание .коллекторного тока выходного транзистора 1 через первую обмотку выходного трансфарма:тора 3 и первичную обмотку 27 дополнительного трансформатора 7 приводит к возникновению напряжения на вторичной обмотке 23 дополнительного трансформатора 7. В результате возникновения этого напряжения появляется ток

5 обратной связи, протекающий через третью обмотку 21 входного трансформатора 5, пятый диод 24 и дополнительный транзистор 6, который увели 1

чнвает перемагничивание сердечника входного трансформатора 5, открывает транзисторы 1 и 6. Процесс в схеме завершается переходом указанных транзисторов в насыщенное состояние. Выключение транзисторов 1 и 6 на чинается подачей положительного импульса на шину 20 управления за счет включения входного транзистора 4 и.протекает это выключение в три стадии.

На первой стадии ток вторичной обмотки 23 дополнительного трансформатора 7 протекает через цепь коллектора входного транзистора 4 по четьертой обмотке 22 входного трансформатора 5. Ток в третьей обмотке 21 этого.трансформатора прерьшается за счет запирания пятого диода 24. При этом токи четвертой обмотки 22 и вто рой обмотки 13 протекают в таком направлении, при котором прекращается процесс перемагничивания сердечника входного трансформатора 5. Первая стадия выключения завершается . уменьшением напряжения на обмотках входного трансформатора 5 до нуля. Далее начинается вторая, стадия выключения трансформа;торов ,1 и 6. На этой стадии дополнительный транзистор 6 еще открыт. Вследствие нулевого напряжения на обмотках 21 и 22 открыты также диоды 25 и 24 и ток вторичной обмотки 23 дополнительного трансформатора 7 разветвляется через

95444. .

диоды 25 и 24 в обмотки 22 и 21 таким образом, что автоматически поддерживается равенство нулю напряжений на обмотках 22 и 21, а также на других 5 обмотках входного трансформатора 5. Вторая стадия завершается рассасыванием зарядов базы и закрыванием дополнительного транзистора 6.

На третьей стадии ток вторичной 10 обмотки 23 дополнительного трансформатора 7 протекает через четвертую обмотку 22 входного трансформатора 5 и по второй обмотке 13, что обеспечивает ускоренное намагничиваt5 ние сердечника входного трансформатора 5 в исходное состояние и форсирует закрывание выходного транзисто ра 1 . .

.

20 Таким образом, в предлагаемом устройстве переключение тока в выходном транзисторе 1 характеризуется форсированием режима выключения на начальном и завершающем этапах его

25 закрывания и уменьшением тока базы на наиболее продолжительном этапе рассасывания избыточных зарядов в цепи базы, что приводит к уменьшению потерь мощности на переключение при

3Q сохранении крутых фронтовтока.

Поскольку повьш1ение КПД связанное с уменьшением мощности, рассеивае. мой на выходном транзисторе 1, повышается надежность работы устройства в целом.

ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ТОКА, содержащий выходной транзистор, эг-шттер которого соединен с общей шиной, выходной трансформатор, первый вывод первой.обмотки которого соединен через первый диод с общей шиной, второй вывод - с коллектором выходного транзистора, вторая обмотка соединена с нагрузкой, входной трансформатор, первая обмотка которого соединена с первым выводом с базой, а вто- . рым выводом - с эмиттером выходного транзистора, входной транзистор, переход коллектор-эмиттер которого шунтирован вторым диодом, эмиттер соединен с общей шиной, коллектор с первьм выводом второй обмотки входного трансформатора, второй вывод которой соединен через резистор с шиной питания, через третий диод - с общей шиной и через четвертый диод с первым выводом третьей обмотки выходного трансформатора, второй вывод которой соединен с общей шиной, база входног о транзистора соединена с входной шиной., о т л и -ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения КПД и надежностиj введеныдополнительный транзитор, пятый и шестой диоды, дополнительный трансформатор и третья, четвертая и пятая, обмотки в входном трансформаторе, при этом первый вывод первичной обмотки дополнительного трансформатора соединен с отводом первой обмотки выходного трансформатора, второй вывод - с шиной питания, первый вывод вторичной обмотки до(Л полнительного трансформатора соединен с эмиттером дополнительного транзистора и с общей шиной, а второй вывод с первым выводом третьей обмотки и вторым выводом четвертой обмотки входного трансформатора, второй вывод третьей обмотки входного трансформатора соединен через пятый диод со с коллектором дополнительного транСП 4 зистора, первый вьюбд четвертой обмотки через щестой диод соединен с коллектором входного транзистора, а первьй и второй выводы пятой обмотки соединены с выводами перехода база-эмиттер дополнительного транзистора.